数控技术试题及答案

数控技术试题
1.欲用逐点比较法插补直线OA ，其起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （e
x ，
e
y ），其值为
e
x ＝5，
e
y ＝6，试写出其直
线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。

解：由于待插补直线的起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （5，6），采用总步数终点判别方法，总步数N =5+6=11。

从坐标原点开始插补，故此时偏差
0=F ，加工过程的运算节拍如下表所示：
序号 工作节拍 第1拍：偏差判别
第2拍：坐标进给 第3拍：新偏差计算
第4拍：终点判别
1 0
0=F
+X 6
6001-=-=-=e y F F
10111=-=N 2 01<F +Y 1
5612-=+-=+=e x F F
9110=-=N 3 02<F +Y 4
5123=+-=+=e x F F
819=-=N 4 0
3>F
+X 2
6434-=-=-=e y F F
718=-=N 5 04<F +Y 3
5245=+-=+=e x F F
617=-=N 6 0
5>F
+X 3
6356-=-=-=e y F F
516=-=N 7 0
6<F
+Y 2
5367=+-=+=e x F F
415=-=N 8 0
7>F
+X 4
6278-=-=-=e y F F
314=-=N 9 0
8<F
+Y 1
5489=+-=+=e x F F
213=-=N 10 0
9>F
+X 5
61910-=-=-=e y F F
112=-=N 11
10<F
+Y
551011=+-=+=e y F F
011=-=N
插补轨迹如下图所示：
2.用数字积分（DDA ）插补法对图示直线进行插补运算，并在图中画出插补轨迹。

解.总步数为4＋3＝7步
JVX （Xe ） JRX X 溢出 JVY （Ye ） JRY Y 溢出 终点计数器 100 0 011 000 000 100 100 011 011 001 100 000 1 011 110 010 100 100 011 001 1 011 100 000 1 011 100 100 100 100 011 111 101 100 000 1 011 010 1 110 100
100
011
101
111
100
000 1 011 000 1 000
3.某CNC 机床采用丝杆螺母副驱动工作台的直线进给运动，丝杆与电机直接相连，丝杆导程为10mm ，步进电机每转400步，工作台的最高进给速度为2.4m/min ，求：
1)系统的脉冲当量δ 2)最高速进给时的进给脉冲频率。

解：步进电机每转400步，即步距角为：
9.0400360
==
α
（1） 系统的脉冲当量为：
)(025.01013609
.0360
mm t i =∙∙=
∙∙=
α
δ
（2） 设工作台最高进给速度V 时步进电机的转速为n 转每分钟，对应的进给脉冲频率为f. 则:
t
i n V ∙∙=
60360n
f =
∙α )(160010104.29.0663HZ t i V f =⨯∙=∙∙=α
4.编写车削加工程序，加工ABCDEFG 部位的外轮廓，直径设定。

加工尺寸如图，其它参数合理自定。

各程序段要求注释。

解:N01 G92 X120 Z90
N02 S300 M03
N03 G90 G00 X30 Z-2 _A N04 G01 Z-15 F20 _B N05 G03 X60 Z-41 R30 -C N06 G01 Z-56 -D N07 X80 Z-86 -E N08 Z-101 -F N09 G02 X114 Z-131 R35 -G N10 G00 X120 Z90 M02
5.用有关的循环加工指令（或简单指令）编程加工如图所示零件的孔系，程序原点
选与机床原点重合，所有孔均为10=Φ的钻削加工。

解：N01 G92 X0 Y0 Z0
N02 S300 M03 M07
N03 G99 G81 X30 Y-60 Z-43 R-27 F20 -1孔 N04 G98 Y-80 2孔 N05 G99 G81 X50 Y-60 Z-43 R-27 F20 3孔 N06 G98 Y-60 4孔 N07 G99 G81 X70 Y-60 Z-43 R-27 F20 5孔 N08 G98 Y-80 6孔
1 x
2 3 y A (4,3)
4
3 2 1 O
20 20 20 20
30
20
60 Y
X
O
退刀位置
A
N09 G99 G81 X90 Y-60 Z-43 R-27 F20 7孔 N10 G98 Y-60 8孔 N11 G99 G81 X110 Y-60 Z-43 R-27 F20 9孔 N12 G98 Y-80 10孔 N13 G00 X0 Y0 Z0 M05 M09 N14 M02
6.用刀具半径补偿的方法编写外轮廓铣削加工程序，工件形状如图所示，工件厚度5mm 。

刀具路线等其它参数、坐标系合理自定。

要求考虑刀具半径补偿。

各程序段要求注释。

解：设工件坐标系原点位于工件上表面的R50圆心处。

选择刀具半径小于或等于8mm N01 G92 X-150 Y-200 Z200 N02 G00 Z-5 S300 M03
N03 G01 G41 X-50 Y-100 D01 F150 N04 Y0 N05 G02 X50 R50
N06 G01 Y-100 N07 G01 X30 N08 G01 Y-83 N09 G03 X22 Y-75 R8 N10 G01 X-22
7、 一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工
作台作直线运动，丝杠的导程为5mm ，工作台移动的最大速度为30mm/s ，求：
(1)步进电机的步距角； (2)工作台的脉冲当量； (3)步进电机的最高工作频率 解答：（1）；
（2） （mm/脉冲）
（3） （Hz ）
8.用数控铣床加工如图所示的轮廓ABCDEFGA 试按照教材中所学的代码格式编制加工程序。

要求：
(1)在给定坐标系下用绝对坐标方式编写加工程序； (2)坐标原点为起刀点也为刀具终点； (3)加工路径为A —B —C —D —E —F —G —A ；
(4)主轴转速300r ／min ，进给速度100mm ／min ，不考虑刀具直径。

100
R50
R8 25 20
60
︒
︒
=⨯⨯==75.02
803360360c mZ r β0104.01
3605
75.0360=⨯⨯==i
t
βδ28800104
.060603060=⨯⨯==δυf
解：加工程序清单
N G X Y I
J
F
S
M EOB N010 G90 G00 X20
Y20 LF N020 G01 Y50 F100 S300 M03 M08
LF N030 X50 LF N040 X60 Y40
LF N050 X70 LF N060 G02 X80 Y30 I0 J10 LF N070 G01 Y20 LF N080 X20 LF N090
G00
X0 Y0
M05 M09 M02
LF
9.某数控机床的静刚度k =80N ／μm ，机床系统的阻尼比D=0.02，假定激振力的频率ω为50Hz ，若要求此时机床的动刚度k d ≥64N ／μm ，请计算机床结构系统的固有频率ω0
解：根据公式：K d =K √(1-λ 2 )+4D 2λ2
将各个数据代入求得：λ1＝0.44 λ2＝1.35（舍去） 由 λ＝ω／ω0
故 ω0＝ω／λ＝50／0.44＝114 （H Z ）
因此若要求此时机床的动刚度K d ≥64N ／μm ，则机床结构系统的固有频率ω0≥114 H Z
10.AB 是第一象限要加工的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点(0，0)，圆弧起点为A(0，3)，终点为B(3，0)，若脉冲当量为1，用逐点比较法对该段圆弧进行顺圆插补。

试完成下列问题： (1)求出需要的插补循环数总数；
(2)按下面给定表格形式表述完成插补计算过程，同时把刀具进给位置各点的坐标值求出列入； (3)画出刀具运动的轨迹图。

插补 循环 偏差判别
进给
方向
偏差计算及刀具运动位置坐标值
终点
判别 0
解：（1）求需要的插补循环数总数：N
＝｜Xb －Xa ｜＋｜Yb －Ya ｜＝3＋3＝6 （2）插补计算过程
插补 循环 偏差 判别 进给
方向 偏差计算
刀具运动位
置坐标值 终点判
别 0 F0=0 X0=0,Y0=3 I=0<N 1 F0=0 -Y F1=F0-2Y0+1=-5 X1=0,,Y1=2 I=1<N 2 F1=-5 +X F2=F1+2X1+1=-4 X2=1,Y2=2 I=2<N 3 F2=-4 +X F3=F2+2X2+1=-1 X3=2,Y3=2 I=3<N 4 F3=-1 +X F4=F3+2X3+1=4 X4=3,Y4=2 I=4<N 5 F4=4 -Y F5=F4-2Y4+1=1 X5=3,Y5=1 I=5<N 6
F5=1
-Y
F6=F5-2Y5+1=0
X6=3,Y6=0
I=6=N
1.试述脉冲增量法和数据采样法在插补方法上的区别。

答：1、按插补算法不同，有多种不同复杂程度的插补处理。

一般按照插补结果，插补算法被分为脉冲增量插补法和数字采样插补法两大类。

前者的插补结果是分配给各个轴的进给脉冲序列；后者的插补结果是分配给各个轴的插补数据序列。

1、 简述数控系统的插补概念。

答：机床数控系统的核心技术是插补技术。

在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。

在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置坐标值的运动过程称为插补。

数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。

插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。

2、 简述数控开环、半闭环、闭环系统的区别。

答：开环伺服系统即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进电机，其实质是数字脉冲到角度位移的变换，它不用位置检测元件实现定位，而是靠驱动装置本身，转过的角度正比于指令脉冲的个数，速度由进给脉冲的频率决定。

开环系统的结构简答，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。

一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。

闭环伺服系统是误差控制随动系统，该装置测出实际位移量或实际所处位置，并将测量值反馈给CNC 装置，与指令进行比较，求得误差，构成闭环位置控制。

闭环伺服系统是反馈控制，测量装置精度很高，系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造成的误差可以得到补偿，大大提高了跟随精度和定位精度。

半闭环系统指位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换，即坐
1 2
标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，在环外的传动误差没有得到系统的补偿，因而这种伺服系统的精度低于闭环系统。

3、数据采样插补的原理是什么？试对其插补精度进行分析？
答：插补采用的是软件插补法，其输出的插补结果不是脉冲，而是数据。

数控系统定时地对位置检测进行采样，采样数据与插补程序所产生的指令数据相比较后，得到位置偏差，经伺服驱动控制伺服电动机。

从插补过程实现的方式上来说有粗插补和精插补。

粗插补采用软件方法先将加工轨迹分割为线段，精插补采用硬件插补器将粗插补分割的线段进一步密化数据点。

粗、精插补相结合的方法对数控系统运算速度要求不高，并可节省存储空间，且响应速度和分辨力都比较高。

4、数控系统由哪几个基本组成部分？各部分的基本功能是什么？
答：数控系统一般由输入／输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。

输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。

数控装置是数控系统的核心。

它的主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。

驱动控制装置位于数控装置和机床之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴驱动装置，进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电动机和测量反馈单元等部分组成，它按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件(如：机床移动部件和主轴头等)
机床电器逻辑控制装置也位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能及其它机床辅助功能。

其形式可以是继电
器控制线路或可编程序控制器（PLC）。

5、数控机床对导轨有什么要求?
答： (1) 在工作及空载时有足够的导向精度；
(2) 具有良好的摩擦磨损特性和低速运动平稳性，无爬行现象；
(3) 具有足够的刚度；
(4) 结构简单、工艺性好。

1、数控机床的组成部分包括( B )
A．输入输出装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库
B．输入输出装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件
C．输入输出装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件
D．输入输出装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库
2、计算机数控系统的优点不包括( C )
A．利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高
B．充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能
C．数控系统功能靠硬件实现，可靠性高
D．系统性能价格比高，经济性好
3、机床数控系统是一种( C )
A．速度控制系统 B．电流控制系统 C．位置控制系统 D．压力控制系统
4、半闭环控制系统的传感器装在( A )
A．电机轴或丝杠轴端 B．机床工作台上 C．刀具主轴上D．工件主轴上
5、步进电动机多相通电可以( A )
A．减小步距角 B．增大步距角 C．提高电动机转速 D．往往能提高输出转矩
6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C )
A．0.1mm B．1mm C．10mm D．100mm
7、所谓开环的数控伺服系统是指只有( B )
A．测量实际位置输出的反馈通道 B．从指令位置输入到位置输出的前向通道 C．开放的数控指令 D．位置检测元件
8、FANUC 0i系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（ C ）。

A PRGRM
B OPR/ALARM
C AUX/GRAPH
D OFFSET
9．数控系统所规定的最小设定单位就是（ C ）。

A 数控机床的运动精度
B 机床的加工精度
C 脉冲当量
D 数控机床的传动精度
10、通常数控系统除了直线插补外，还有（ B ）。

A 正弦插补
B 圆弧插补
C 抛物线插补
D 多义线插补
10.若数控冲床的快速进给速度v=15m／min，快进时步进电动机的工作频率f=5000Hz，则脉冲当量为( C )
A.0.01mm
B.0.02mm
C.0.05mm
D.0.1mm
11.对步进电机驱动系统，当输入一个脉冲后，通过机床传动部件使工作台相应地移动一个( D )
A.步距角
B.导程
C.螺距
D.脉冲当量
12.脉冲增量插补法适用于( A )
A.以步进电机作为驱动元件的开环数控系统
B.以直流电机作为驱动元件的闭环数控系统
C.以交流电机作为驱动元件的闭环数控系统
D.以直线或交流电机作为驱动元件的闭环数控系统
13.采用开环进给伺服系统的机床上，通常不．安装( D )
A.伺服系统
B.制动器
C.数控系统
D.位置检测器件
1、( √) 如果在数控车床上车削螺纹，该数控车床必须有主轴脉冲编码器，并处于工作状态。

2、( √) 数控车床加工中，若刀具需移动一个准确的尺寸，则这个尺寸的正确性是依靠进给伺服系统来保证的。

3、( × ) 加工端面或直径变化较大的工件时，若数控车床的主轴可伺服（即能无级变速），通常采用恒转速车削。

4．( × ) 数控机床伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。

5、( ×) 数控机床适于单件、小批生产形状复杂的工件，不适合大批量加工。

1.数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

2.所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化（或数据密化）的过程。

3.对刀操作就是确定工件坐标系和机床坐标系之间关系的操作。

4.直流伺服电动机的控制特性是指其速度随电压变化的特性，而其机械特性是指其速度随负载转矩变化的特性。

5.刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。

6.JB3051-82规定，数控机床坐标轴和方向是基于工件固定，刀具移动。

7.数控机床上采用的导轨主要有静压导轨、滚动导轨、塑料导轨三种形式。

7.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（5，8），若采用插补的总步数作为终点减法计数器J E
的初始值，即J E＝ 13 。

在插补过程中，每进给一步，计数器J E减1,当J E＝ 0时，到达终点，停止插补。

8.数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量装置和机械本体五个部分组成。

C系统软件必须完成管理和控制两大任务。

10.步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即丢步和越步
14.在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短，解决的办法是循环轮流和
中断优先相结合。

11.数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。

12.若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序：A－AB－B－BC－C－CA－A（或者A
－AC－C－CB－B－BA－A）
13.对于第四象限逆圆弧来说，当F≥0时其进给方向为 +y ，偏差计算公式为 F=F-2y+1
14.数控机床的脉冲当量是指每个脉冲信号使数控机床移动部件产生的位移量。

15.数控技术是指用数字化信号（或数字化代码）对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。

16.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：多微处理机和单微处理机
17.改变刀具半径补偿值的大小，不改变加工程序，就可以实现同一轮廓的粗、精铣加工。

18.数控机床按伺服系统的控制方式可分为开环数控机床半闭环数控机床闭环数控机床。

19、NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是计算机控制数控机床， FMS的含义是柔性制造系统， CIMS 的含义是计算机集成制造系统。

20、伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。

21、滚动导轨根据滚动体的种类可分为滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨三种结构形式。

22、CNC 系统中的微机部分，主要由微处理器 (CPU) 、内部存储器 (RAM 和 ROM) 和 I/O 接口电路组成。

23、步进电动机的驱动电源主要有三种类型：高低压双电源型、恒流斩波型和调节器频调压型。

24、数控机床精度的主要检测项目包括：几何精度、定位精度以及工作精度等项目。

25、系统的可靠性是指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

26、对数控机床机械结构提出了以下几方面更高的要求：高刚度、高抗振性、减少机床热变形和提高进给运动的动态
性能和定位精度。

z，在A相绕组中测得电流频率为600Hz，则该电动机的步距角为27、一台五相十拍运行的步进电动机，转子齿数为=48
r
0.75度，转速为 75r/min 。

28、直流主轴电机控制系统中，通过调整电动机电枢的端电压来进行恒转矩调速，通过改变电动机定子磁场进行恒功率调速。